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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79152
Type: | TCC |
Title: | Análise da complementaridade da geração eólico-solar de uma usina de geração híbrida no litoral cearense |
Authors: | Freire, Vinícius dos Santos |
Advisor: | Antunes, Fernando Luiz Marcelo |
Keywords in Brazilian Portuguese : | Usina de geração híbrida;Energia eólica;Energia solar fotovoltaica;Análise de complementaridade;Regimes sazonais |
Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
Issue Date: | 2024 |
Citation: | FREIRE, Vinícius dos Santos. Análise da complementaridade da geração eólico-solar de uma usina de geração híbrida no litoral cearense. 2024. 97 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | É evidente o crescimento exponencial de capacidade instalada proveniente de fontes de energia renovável na matriz energética brasileira nas últimas décadas, especialmente a fonte eólica e a fonte solar. Esse fato é justificado pelo grande potencial eólico e solar no território nacional, com ênfase na região nordeste que nos últimos anos tem recebido inúmeros investimentos em empreendimentos que visam aproveitar da abundância desses recursos para gerar energia limpa. No entanto, esse crescimento em massa de energias renováveis na matriz energética brasileira, com foco na solar e na eólica, ambas com comportamento intermitente, tende a torná-la mais vulnerável às variabilidades e imprevisibilidades de tempo e clima. Pensando nessa problemática, este trabalho visa analisar a topologia de Usinas de Geração Híbrida, combinando plantas de geração eólica e solar, para mitigar os impactos desse impasse a partir do comportamento complementar entre suas fontes. Dessa forma, foram utilizados como objeto de estudo uma usina eólica de 2,4MW e uma usina de geração solar fotovoltaica de 400,33kWp, localizadas em Beberibe-CE no litoral cearense, cuja ligação à rede elétrica BT é feita em paralelo no transformador de um dos aerogeradores do parque eólico, que por sua vez é também conectado à rede elétrica MT, podendo, então, considerar essa integração como uma Usina de Geração Híbrida eólico-solar. Nesse sentido, foi-se obtido acesso ao histórico de geração das duas plantas e esbarrou-se na dificuldade de se ter um histórico limitado de geração solar, de forma que o histórico de geração eólica contemporâneo ao mesmo período tem 6 meses sem registro de valores. Para solucionar esse problema foi desenvolvido um algoritmo de projeção histórica linearizada para estimar os valores faltantes, viabilizando a análise comparativa das gerações eólica e solar entre 2021 e 2024. As análises mostraram que, no primeiro semestre, a geração solar predomina, enquanto no segundo semestre, a geração eólica é superior. Ademais, a integração das plantas em uma usina híbrida mitigou a intermitência dos regimes sazonais de vento e sol no primeiro semestre e impulsionou as ótimas gerações do segundo semestre, resultando ainda em um ganho médio de 30% nas gerações anuais. Concluiu-se que a implementação de usinas híbridas eólico-solar deve ser incentivada no Brasil pois promove ganhos significativos de eficiência e produtividade além de contribuir para um Sistema Interligado Nacional e uma matriz energética mais estável, mais confiável e menos impactado pela intermitência das fontes. |
Abstract: | It is evident that there has been exponential growth in the installed capacity from renewable energy sources in Brazil's energy matrix over the past decades, especially from wind and solar power. This growth is justified by Brazil's significant wind and solar potential, particularly in the northeastern region, which in recent years has received numerous investments in projects aimed at harnessing the abundance of these resources to generate clean energy. However, this massive expansion of renewable energy in Brazil's energy matrix, with a focus on solar and wind, both of which have intermittent behavior, tends to make it more vulnerable to weather and climate variability and unpredictability. Addressing this issue, this study aims to analyze the topology of Hybrid Power Plants, combining wind and solar power plants, to mitigate the impacts of this challenge through the complementary behavior of these sources. As such, a 2.4 MW wind farm and a 400.33 kWp solar photovoltaic power plant, both located in Beberibe-CE on the Ceará coast, were used as the study objects. The plants are connected to the low voltage grid in parallel at the transformer of one of the wind turbines, which in turn is also connected to the medium voltage grid, thereby allowing this integration to be considered a Hybrid Wind-Solar Power Plant. In this context, access was obtained to the electricity generation history of both plants, but the analysis was hindered by the limited solar photovoltaic electricity production history and a six-month gap in the wind electricity generation data during the same period. To address this issue, a linearized historical projection algorithm was developed to estimate the missing values, enabling a comparative analysis of wind and solar electricity generation between 2021 and 2024. The analyses showed that solar generation predominates in the first half of the year, while wind generation is stronger in the second half. Additionally, the integration of the plants into a hybrid system mitigated the intermittency of seasonal wind and solar patterns in the first half and boosted the already strong electricity generation in the second half, resulting in an average annual electricty generation increase of 30%. It was concluded that the implementation of Hybrid wind-solar Power Plants in Brazil should be encouraged, as they promote significant gains in efficiency and productivity, in addition to contributing to a more stable and reliable National Interconnected System and energy matrix, less affected by the intermittency of renewable sources. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79152 |
Author's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/0465763124525585 |
Advisor's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/3429770707790925 |
Access Rights: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias |
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